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Advanced biofuel production with energy system integration

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La producción avanzada de biocarburantes mejora el uso de las materias primas

Uno de los mayores retos mundiales es lograr que el sector de los combustibles fósiles deje de emitir gases de efecto invernadero y se convierta en productor de energía limpia. Una solución radica en integrar dos formas de suministros de energía: la red eléctrica y los combustibles líquidos extraídos de la biomasa.

Cambio climático y medio ambiente
Energía

El proyecto Ambition, financiado con fondos europeos, investigó la forma de combinar los sistemas energéticos independientes actuales para mejorar la producción de biocarburantes. También propuso un Programa Común Europeo de Investigación e Innovación (ECRIA) a largo plazo con el que integrar la producción de biocarburantes y revalorizar el excedente de la red eléctrica. El ECRIA presenta los principios rectores y las prioridades de investigación de una futura producción sostenible y rentable de biocarburantes avanzados, concretamente en el marco del nuevo Pacto Verde Europeo. También apunta a los tres cuellos de botella principales que afectan al desarrollo de las biorrefinerías. «Implican el pretratamiento/fraccionamiento de energía (biomasa) en productos comercializables; el uso de tecnologías de conversión, como los procesos de gasificación y fermentación; y la evaluación técnica y económica», afirma Bernd Wittgens, coordinador del proyecto.

Nuevos procesos

Los investigadores al cargo del proyecto desarrollaron también procesos innovadores para el fraccionamiento de la biomasa, rentables y eficientes desde el punto de vista energético, basados en catalizadores no peligrosos o en disolventes ecológicos, a saber, líquidos iónicos y procesos basados en organodisolventes. Ambos procesos demostraron producir fracciones de biomasa comercializable significativas. En particular, los procesos con organodisolventes presentan un potencial real de aplicación industrial en un futuro cercano. «Contribuirán a la valorización integral de la biomasa, incluida la elaboración de productos de valor añadido a partir de la lignina, algo de suma importancia para la formación de bioproductos y el desarrollo de suministros de bioenergía económica y ecológicamente viables, de acuerdo con el concepto de biorrefinería y bioeconomía sostenibles», explica Wittgens. La lignina es un biopolímero complejo que se encuentra en la madera y la corteza, y que puede obtenerse a partir de los residuos de biomasa. Para las tecnologías de conversión, los investigadores de Ambition utilizaron lignina derivada de la producción de etanol de segunda generación como punto inicial para producir un gas de síntesis. A continuación, dicho gas se transformó bioquímicamente en butanol y ácido butírico, que son sustancias químicas de plataforma e intermedias de los biocarburantes. Los procesos de base biológica no están actualmente diseñados para formar una cadena de valor completa que utilice toda la materia prima. «La lignina está disponible en varias plantas productoras de etanol, pero en la actualidad se utiliza principalmente para calefacción, lo que significa que se hace poco o ningún esfuerzo para procesar la lignina y aprovecharla para cualquier proceso distinto de la combustión», observa Wittgens.

Más económico y eficiente

Un resultado clave demostró que la fermentación del gas de síntesis es posible para el gas obtenido de un gasificador. «Es un avance importante —señala Wittgens,— porque el proceso biológico puede utilizarse para obtener moléculas mucho más complejas en un solo paso y es menos sensible respecto a la calidad del gas de síntesis. Este conocimiento nos servirá para desarrollar cadenas de procesos totalmente nuevas». También se demostró que limpiar el gas productor antes de utilizarlo para alimentar el proceso de fermentación permite aprovechar casi el 100 % de las materias primas. El rendimiento de la fermentación del gas de síntesis en butanol o ácido butírico también puede aumentarse sustancialmente utilizando el CO2 producido por el gasificador. El empleo de hidrógeno renovable, permite realizar una conversión en gas de síntesis adicional y, por tanto, aumentar la producción mediante un proceso sin emisiones de CO2. El proyecto AMBITION mejora la eficiencia general de los materiales y la energía de los procesos de conversión, al tiempo que reduce los costes de capital y operativos, facilitando así su aplicación en un sistema energético europeo innovador e integrado. Wittgens concluye: «Estos avances pueden adaptarse a la producción de biocarburantes existente o integrarse para posibilitar nuevos procesos mejorados, respetuosos con el medio ambiente y competitivos económicamente».

Palabras clave

Ambition, biomasa, biocarburante, lignina, gas de síntesis, Programa Común Europeo de Investigación e Innovación (ECRIA), Pacto Verde, organodisolvente, líquidos iónicos

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